0 　引　言
双组分丙烯酸酯聚氨酯涂料综合了丙烯酸树脂的高光泽、高耐候性和聚氨酯树脂的高耐磨、耐低温等性能, 广泛用于汽车、电子、机械、皮革、木器等领域。但溶剂型涂料VOC 含量高, 随着人们环保意识的增强, 水性双组分聚氨酯涂料成为近年来研究的热点。基于阴离子型的水性丙烯酸聚氨酯体系近年来已有研究报道[1～4 ] , 阳离子型的则少见报道。本文以DMAEMA 为亲水单体, HEA 为反应单体, MMA 为硬单体, BA 为软单体合成了阳离子型羟基丙烯酸树脂分散体, 研究了亲水单体、反应单体、软硬单体比例以及A、B 组分的配比对双组分聚氨酯涂料涂膜性能的影响, 得到了一种硬度高、附着力好、柔韧性好、耐水性和耐化学品性优秀的专用于ABS、PC/ ABS、PC、PVC 等塑料表面涂饰的阳离子型双组分水性聚丙烯酸聚氨酯涂料。

1 　实　验
111 　原　料
甲基丙烯酸甲酯(MMA) , CP , 上海凌峰化学试剂有限公司; 丙烯酸丁酯(BA) , CP , 中国医药集团上海化学试剂有限公司; 甲基丙烯酸- N , N- 二甲氨基乙酯(DMAEMA) 、丙烯酸羟乙酯(HEA) 均为市售工业品; 偶氮二异丁腈(AIBN) ,AP , 天津市福星化学试剂厂, 使用前进行精制;丙酮, AP , 天津市富宇精细化工有限公司; 冰乙酸, AP , 天津市百进化工有限公司; 多异氰酸酯固化剂, 自制, NCO 质量分数为18 %。

112 　阳离子羟基丙烯酸树脂分散体的合成
在装有搅拌器、回流冷凝器、温度计和滴液漏斗的500 mL 四口瓶中, 加入一定量的溶剂丙酮,升温到80 ℃, 将按一定比例配制的AIBN、MMA、BA、DMAEMA、HEA 混合物滴入反应瓶中, 滴加时间为215 h , 滴完继续反应3 h , 降温到60 ℃,用冰乙酸中和30 min 后降到室温, 加水分散, 蒸出溶剂丙酮, 将分散体调到30 %左右的固含量,待测试用。

113 　双组分水性聚氨酯涂料的配制
将A、B 两组分按n (NCO) ∶n (OH) = 112 的比例混合, 加入适量流平剂、消泡剂, 搅拌均匀,加水调至合适黏度, 熟化30 min , 然后涂在马口铁片和ABS、PC/ ABS (70/ 30) 、PC、PVC 等塑料片上, 室温干燥7 d 后待测。

114 　分析测试
1) 红外光谱( FT - IR) : 采用德国BRU KETensor 27 傅里叶红外光谱仪。
2) 示差扫描量热分析(DSC) : 采用NET2ZSCH DSC 204F1 型示差扫描量热仪, 温度范围-30～100 ℃, 升温速率20 ℃/ min , N2 氛围, 样品质量10 mg 左右。
3) 涂膜性能测试: 硬度按GB/ T 6739 —2006《色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度》测试; 附着力按GB/ T 9286 —1988《色漆和清漆漆膜的划格试验》测试; 柔韧性按GB/ T 1731 —1993《漆膜柔韧性测定法》测试; 抗冲击按GB/ T 1732 —1993《漆膜耐冲击性测定法》测试; 耐水性按GB/ T 1733 —1993《漆膜耐水性测定法》中甲法规定测试, 72 h 后观察; 耐酸碱、耐乙醇按GB/ T 9274 —1988《色漆和清漆耐液体介质的测定》中丙法(点滴法) 规定测试, 24 h 后肉眼观察。其中抗冲击和柔韧性在马口铁片上测试, 其余涂膜性能在塑料片上测试。

2 　结果与讨论
211 　丙烯酸酯树脂分散体及其交联膜的红外光谱图及DSC 图

图1 　丙烯酸树脂分散体涂膜及固化涂膜的红外光谱图
由图1 可见, a 中在1 620～1 670 cm- 1之间没有出现C C 的伸缩振动吸收峰, 即分散体涂膜中不存在残留的丙烯酸酯类单体, 在3 530 cm- 1处的峰为O —H 键的伸缩振动吸收峰, 在1 729 cm- 1处尖而强的峰为丙烯酸树脂中的C O 伸缩振动吸收峰, 以上特征表明聚合反应的成功。b 中,3 385 cm- 1 处出现了新的吸收峰, 是由NCO —OH —反应生成的氨基甲酸酯中的N —H 的伸缩振动吸收峰; 在1 693cm- 1处出现新的强吸收峰, 是由NCO 基团与OH —反应生成的氨基甲酸酯中的C O 伸缩振动吸收峰; 在1 533 cm- 1处出现的N —H 弯曲振动和C —N 的伸缩振动组合吸收峰,以及在2 270 cm- 1处未出现N C O 基团的特征吸收峰, 以上特征均表明N C O 参加了反应, 生成了氨基甲酸酯。
　　由图2 可见, A 曲线上只出现了一个玻璃化温度Tg 转变区间, Tg 为- 11 ℃, 说明得到的丙烯酸酯共聚物是无规共聚物, 不存在相应的均聚物。B 曲线也只出现了一个Tg 转变区间, Tg 点为5 ℃,
较交联前有所提高, 说明羟基丙烯酸酯与多异氰酸酯固化剂发生了交联反应, 分子质量增大。

图2 　丙烯酸树脂分散体及交联薄膜的DSC 图

212 　亲水单体DMAEMA 用量对固化膜性能的影响
改变DMAEMA 的质量分数, 得到不同的丙烯酸树脂分散体, 将它们按113 所示方法制备涂膜,固化膜性能列于表1 。
表1 　DMAEMA用量对固化膜性能的影响

从表1 可见, DMAEMA 用量的增加对涂膜的硬度、抗冲击、附着力、柔韧性等性能影响不大,涂膜的耐溶剂性、耐酸碱性、耐水性随DMAEMA用量增大而降低, 这是因为DMAEMA 用量增加,在提高聚合物水溶性的同时, 会增加涂膜对水、极性溶剂、酸碱的敏感性。因此, 要得到耐水性和耐化学品性良好的涂膜, 亲水单体用量应尽可能低,但过低所得分散体稳定性差, 合适的DMAEMA 用量为5 %。